電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 23中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)

1、楊 力系統(tǒng)繼電保護(hù)22 電網(wǎng)的電流保護(hù)2.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)2.2 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流保護(hù)2.3 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)2.4 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護(hù)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，變壓器中性點(diǎn)接地，接地短路時(shí)出現(xiàn)很大零序電流，構(gòu)成：零序電流保護(hù)方向性零序電流保護(hù) 110kV及以上電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地（大接地電流系統(tǒng)）35kV及以下電網(wǎng) 中性點(diǎn)不接地或不直接接地32.3.1 接地短路時(shí)零序電壓、電流和功率的分布4零序電壓正方向：線路高于大地為正特點(diǎn)：故障點(diǎn)最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)越低，中性點(diǎn)最低，取決于測(cè)量點(diǎn)到大地

2、間阻抗的大小。5零序電流由零序電壓產(chǎn)生，從故障點(diǎn)流向接地的變壓器中性點(diǎn)。正方向：母線-線路（與實(shí)際零序電流方向相反）其分布決定于輸電線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗，與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)。6零序功率發(fā)生故障的線路，零序功率方向：線路母線，與正序功率方向相反。保護(hù)安裝處零序電壓和電流相位差由變壓器的零序阻抗角決定，與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。用零序電流和零序電壓的幅值以及他們的相位關(guān)系即可實(shí)現(xiàn)接地短路時(shí)的零序電流和方向保護(hù)。72.3.2 零序電壓、電流濾過(guò)器8零序電壓濾過(guò)器9零序電壓濾過(guò)器10零序電流過(guò)濾器：接入相間保護(hù)的三相電流互感器的中性線上。存在不平衡電流零序電流

3、的獲取11零序電流過(guò)濾器：接入相間保護(hù)的三相電流互感器的中性線上。存在不平衡電流原因：鐵心磁化曲線不一致以及制造過(guò)程中的差別。相間短路時(shí)，不平衡電流達(dá)到最大值Iunb.max。接地短路時(shí)3I0 相對(duì)很大。零序電流的獲取12零序電流的獲取零序電流互感器接線簡(jiǎn)單沒(méi)有不平衡電流13三段式零序電流保護(hù)零序電流瞬時(shí)速斷保護(hù)（零序段）零序電流限時(shí)速斷保護(hù)（零序段）零序過(guò)電流保護(hù)（零序段）零序電流保護(hù)的起動(dòng)電流整定類似相間短路電流保護(hù)原則。必須基于故障零序電流的計(jì)算，根據(jù)不同地點(diǎn)接地故障時(shí)零序電流大小的不同來(lái)整定。142.3.3 零序電流I段（速斷）保護(hù)為保證選擇性，保護(hù)范圍不超過(guò)線路全長(zhǎng)。15整定原則(1

4、)躲開(kāi)下級(jí)線路出口發(fā)生單相或兩相接地短路可能出現(xiàn)的最大零序電流 16整定原則(1)躲開(kāi)下級(jí)線路出口發(fā)生單相或兩相接地短路可能出現(xiàn)的最大零序電流 (2)躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)的最大零序電流整定電流一般較大，保護(hù)范圍縮小，靈敏度降低。使零序段帶一小的延時(shí)（0.1s），使保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間斷路器三相不同期合閘時(shí)間，可不考慮該條件，只按條件1整定。17整定原則(1)躲開(kāi)下級(jí)線路出口發(fā)生單相或兩相接地短路可能出現(xiàn)的最大零序電流 (2)躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)的最大零序電流(3)采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，躲過(guò)非全相運(yùn)行期間系統(tǒng)發(fā)生振蕩所出現(xiàn)的最大零序電流整定值較高，正常情況下發(fā)生接地故障，保護(hù)范

5、圍縮小。18零序I段靈敏I段：按條件(1)或(2)整定保護(hù)全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)對(duì)接地短路，定值小，保護(hù)范圍較大單相重合閘啟動(dòng)時(shí)（非全相運(yùn)行），自動(dòng)閉鎖不靈敏I段按條件(3)整定反應(yīng)全相運(yùn)行狀態(tài)下的接地短路，定值大，保護(hù)范圍小單相重合閘過(guò)程中，其他兩相發(fā)生接地短路時(shí)保護(hù)192.3.4 零序電流段保護(hù)20工作原理同相間短路電流II段保護(hù)。啟動(dòng)電流首先考慮與下級(jí)線路的零序電流I段保護(hù)范圍的末端配合增加一個(gè)時(shí)間階段，以保證動(dòng)作的選擇性。21兩個(gè)保護(hù)之間的變電所母線上接有中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí) 助增電流22兩個(gè)保護(hù)之間的變電所母線上接有中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí) 助增電流 電流整定值計(jì)算采用最小零序電流分支系數(shù)。23

6、靈敏度校驗(yàn): 如果不滿足要求與相鄰線路零序段配合；用2個(gè)靈敏度不同的零序段：原有段+與相鄰線路零序段配合的段；改用接地距離保護(hù)。242.2.5零序電流段保護(hù)25作用：后備保護(hù)，終端線路可作主保護(hù)啟動(dòng)電流整定躲開(kāi)下級(jí)線路出口相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流。逐級(jí)配合: 本保護(hù)零序三段的保護(hù)范圍不能超出相鄰線路零序三段的保護(hù)范圍。 考慮分支電路影響26靈敏度校驗(yàn)近后備：本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流。遠(yuǎn)后備：相鄰元件末端接地短路時(shí)，流過(guò)本保護(hù)的最小零序電流（考慮分支電路使電流減小的影響）校驗(yàn)。（分支系數(shù)取最大值）27動(dòng)作時(shí)限：從零序網(wǎng)最末級(jí)開(kāi)始， 按階梯原則向電源方向推算。 282.3.6 方

7、向性零序電流保護(hù)29工程背景中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)一般應(yīng)用在高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，通常為多電源網(wǎng)絡(luò)或環(huán)網(wǎng)，因此存在故障方向判別的問(wèn)題。即使是非環(huán)網(wǎng)線路，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中接地中性點(diǎn)不止一個(gè)時(shí)，由于零序網(wǎng)的特殊性，仍存在零序電流方向的判別問(wèn)題。30 系統(tǒng)中有多個(gè)變壓器中性點(diǎn)接地。 k1短路，保護(hù)3可能誤動(dòng)； k2短路，保護(hù)2可能誤動(dòng)。31措施：在可能誤動(dòng)的元件上裝功率方向元件。32輸入零序功率方向元件33零序功率方向元件34輸入KW0靈敏性校驗(yàn)：出口短路時(shí)KW0無(wú)電壓死區(qū)遠(yuǎn)處故障時(shí)，可能不動(dòng)，須校驗(yàn)靈敏性35362.3.7 對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)37優(yōu)點(diǎn)整定值小，靈敏度高：不受負(fù)荷電流影響相間過(guò)電流保護(hù)：按負(fù)荷電流整定

8、，一般為57A；零序過(guò)電流保護(hù)：按躲開(kāi)不平衡電流整定一般為23A。 故障電流大：?jiǎn)蜗喽搪窌r(shí)，故障相電流動(dòng)作速度快：零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常比正常網(wǎng)絡(luò)要簡(jiǎn)化，因而其過(guò)流保護(hù)配合級(jí)數(shù)要小于相間過(guò)電流保護(hù)。38優(yōu)點(diǎn)受運(yùn)行方式變化的影響小分布只與接地中性點(diǎn)變化有關(guān)X023.5X1，零序電流曲線較陡，I段保護(hù)范圍大、穩(wěn)定，II段易滿足靈敏系數(shù)的要求。 不受系統(tǒng)的對(duì)稱性振蕩和三相過(guò)負(fù)荷影響方向性零序保護(hù)沒(méi)有電壓死區(qū)系統(tǒng)絕大多數(shù)是由接地故障或由接地故障發(fā)展成相間故障，零序保護(hù)為絕大部分故障情況提供了保護(hù)。39缺點(diǎn)靈敏度方面：對(duì)于運(yùn)行方式變化很大或接地點(diǎn)變化很大時(shí)，可能無(wú)法滿足要求可靠性方面： 受單相重合閘的影響大。非全相運(yùn)行又發(fā)生振蕩時(shí)，可能引起誤動(dòng)。速動(dòng)性： 對(duì)自耦合變壓器聯(lián)系的兩個(gè)不同等級(jí)的電壓網(wǎng)絡(luò)，整定計(jì)算復(fù)雜化，將增大零序III段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間